Question

【题目】如图所示是实验室用某款恒温水浴锅的电路原理图。其中“控制电路”由热敏电阻R1（阻值随温度的变化如表所示）、电磁铁（线圈阻值不计）、电源U1、开关等组成，当线圈中的电流大于或等于15mA时，继电器的衔铁被吸合，右边工作电路断开；“工作电路”由电源U2=30V、发热电阻R2=5Ω、导线等组成。（水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃）

温度/℃	…	30	40	50	60	…
热敏电阻值/Ω	…	350	300	250	200	…

（1）电磁铁和永久磁铁相比的优点是：电磁铁的磁性有无可以由___________来控制，电磁铁磁性的强弱可以由___________来控制；

（2）工作电路工作时的电流为多大_____？电阻R2的发热功率是多大____？

（3）若发热电阻R2，连续工作5min，放出的热量全部用来加热水浴锅中的水，可使质量为2kg的水温度升高多少____？

（4）若水浴锅的温度最高不得超过40℃，则控制电路的电源电压U1的最小值应为多少___？

Answer 1

【答案】电流的通断 电流的大小 6A 180W 6.4℃ 4.5V

【解析】

(1)[1][2]电磁铁与永久磁铁相比具有以下两个优点：电磁铁磁性的有无，可以由电流的通断来控制；电磁铁磁性的强弱可以由通过电磁铁的电流大小来控制。

(2)[3]工作电路中，电源电压U2=30V，发热电阻R2=5Ω，工作电路工作时的电流

I2== =6A

工作电路工作时的电流为6A。

[4]电阻R2的发热功率

P2=U2I2=30V×6A=180W

电阻R2的发热功率为180W。

(3)[5]发热电阻工作时产生的热量

Q=W=Pt=180W560s=54000J

水吸热升高的温度

t==6.4℃

可使质量为2kg的水温度升高6.4℃。

(4)[6]当R1温度为40℃时，其阻值R1=300Ω，电路的最小工作电流

I1=15mA=0.15A

因此，控制电路的最小电压为

U1=I1R1=0.15A×300Ω=4.5V

控制电路的最小电压为4.5V。